1 A figura a seguir apresenta o espectro eletromagnético e os diferentes tipos de radiação que o compõem.

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1 FÍSICA 1 A figura a seguir apresenta o espectro eletromagnético e os diferentes tipos de radiação que o compõem. Na realidade, todas as radiações são ondas eletromagnéticas e a classificação ocorre em termos do comprimento de onda λ, em metros, que está relacionado com a frequência f da onda, em Hz (Hz=s 1 ), pela relação λ f = c, onde c é a velocidade da luz no vácuo (c = m/s). A energia e a frequência das radiações se relacionam por E = h.f, onde h é a constante de Planck (h = ev /Hz). A partir das informações contidas na figura e no texto, responda aos itens a seguir. a) Considerando que a frequência da radiação emitida pelo cobre (Cu) é de Hz, determine a energia dessa radiação. b) Determine o comprimento da onda e classifique o tipo de radiação emitida pelo cobre. QUESTÃO 1 EXPECTATIVA DE RESPOSTA Conteúdo programático: Ondas eletromagnéticas, física moderna. a) Sabendo-se o valor de f, pode-se obter o valor de E usando a relação dada no enunciado: E = h.f E = E = ev. b) Sabendo o valor de f, pode-se obter o valor de λ usando a relação dada no enunciado: c = λ.f λ = c/f λ = / λ = 1, m. De acordo com a figura, a radiação com esse comprimento de onda é classificada como Raios X. 1 / 6

2 2 Considere a composição formada pelos dois sistemas mecânicos, na figura a seguir. Na parte superior, a haste rígida fixa no centro (ponto O) executa um movimento circular uniforme. Na parte de baixo, uma massa m executa um movimento harmônico simples ao longo da superfície horizontal sem atrito, sob ação de uma mola de constante elástica k. A amplitude do deslocamento da massa ao longo da superfície horizontal é exatamente igual ao diâmetro da trajetória circular desenvolvida pela haste. A partir dessas informações, responda aos itens a seguir. a) Deseja-se sincronizar o movimento circular da haste com o movimento periódico do sistema massa-mola. A constante da mola vale k = 100N/m e a massa é de 4 kg. Se o comprimento da haste é de 20 cm, determine o valor do módulo da velocidade linear (v) imposta à esfera para que os dois movimentos estejam sincronizados. b) Deseja-se sincronizar o movimento periódico do sistema massa-mola com o movimento circular da haste. Se o período de rotação é T = 0,62 s e a constante da mola é k = 100N/m, determine o valor da massa para que os dois movimentos estejam sincronizados. QUESTÃO 2 EXPECTATIVA DE RESPOSTA Conteúdo programático: Movimento circular uniforme. Movimento harmônico simples. k a) Como ω = m, ω = v = 5 0,2, ou v = 1 m/s , ω = 25, obtém-se que ω = 5 rad/s. Sendo v = ω.r e R = l = 0,2 m, então b) Como ω = 2π, então ω = 6,28/0,63 ou ω = 10 rad/s. Sendo ω = T m = 1 Kg. k m, m = k/ω2. Assim, m = 100/10 2 ou 2 / 6

3 3 A hipertensão é uma doença que afeta aproximadamente 25% dos brasileiros e pode levar à morte. Como não tem cura, o controle da pressão arterial deve ser feito periodicamente nas pessoas diagnosticadas com a doença. Para medir a pressão, utiliza-se um aparelho conhecido por esfigmomanômetro, conforme demonstrado na figura 1 a seguir. Figura 1 Figura 2 A bolsa que se infla de ar (manguito), figura 1, deve ser colocada no braço esquerdo do paciente na mesma altura do coração, uma vez que, conforme a hidrostática, a pressão é a mesma para fluidos em uma mesma altura em vasos comunicantes. Os valores de pressão arterial considerados normais são de 120 mmhg para pressão sistólica e de 80 mmhg para pressão diastólica, o famoso 12 por 8. Considerando a densidade do sangue igual à da água, d = 1000 kg/m 3, a aceleração da gravidade g = 10 m/s 2, e que 1 mmhg de pressão equivale a 130 Pa, responda aos itens a seguir. a) Calcule qual seria o valor da pressão sistólica de uma pessoa normal caso o manguito fosse colocado em seu punho, conforme ilustra a figura 2. b) Sendo o valor da pressão sistólica medida na altura do coração igual a 120 mmhg, obtenha o valor da pressão arterial medida com a pessoa deitada, com o corpo todo em uma superfície plana, se o manguito for colocado no seu tornozelo. Justifique sua resposta. 3 / 6

4 Conteúdo programático: Hidrostática. QUESTÃO 3 EXPECTATIVA DE RESPOSTA a) Na posição do punho, a pressão total será a do coração somada ao peso da coluna de sangue até o punho. Como a altura de coluna de sangue é de 0,40 m (40 cm) a pressão será: P estática no punho = d.g.h = densidade x gravidade x altura = 1000 kg/m 3 x 10 m/s 2 x 0,4 m P estática no punho = 4000 Pa A pressão total será a soma da pressão estática no punho somada à pressão sistólica à altura do coração: P TOTAL = P estática no punho + P sistólica na altura do coração A P sistólica na altura do coração transformada em Pascal é 120x130 = Pa, uma vez que 1 mmhg = 130 Pa. P sistólica na altura do coração = Pa Finalmente a pressão TOTAL será: P TOTAL = 4000 Pa Pa P TOTAL =19600 Pa b) Se a pessoa estiver deitada, todo o sistema arterial estará à mesma altura. Portanto, a pressão será a própria pressão sistólica do coração quando medida à altura de 1,40 m, uma vez que se trata de vasos comunicantes. 4 / 6

5 4 A Torre Eiffel, localizada em Paris, na França, é feita de ferro, e quando está a uma temperatura de 15 ºC, possui uma altura de 325 m. Dependendo do ângulo de insolação, um dos lados da torre pode aquecer mais do que o outro, fazendo com que o topo da torre sofra um pequeno desvio de sua posição devido à diferença na dilatação térmica do metal. Para avaliar a diferença de dilatação térmica entre os lados da torre, considere um sistema composto de duas barras de ferro fisicamente separadas de tamanhos iniciais iguais à da Torre quando a 15 ºC. Com o aumento da temperatura ambiente, uma das barras aquece a 25 ºC e a outra, por receber a luz solar diretamente, aquece a 55 ºC. Sendo assim, ambas as barras sofrerão dilatação linear devido ao aquecimento. Dados: coeficiente de dilatação térmica do ferro: α = 1, C 1 Com base nessas informações e nos conhecimentos sobre calorimetria, responda aos itens a seguir. a) Construa um diagrama esquemático da situação exposta no enunciado de forma a deixar evidente a incógnita do item b). b) Encontre o valor da diferença de comprimento entre as barras, quando aquecidas. 5 / 6

6 Conteúdo programático: Dilatação Térmica. QUESTÃO 4 EXPECTATIVA DE RESPOSTA a) b) Incógnita: diferença entre as alturas das barras dilatadas em diferentes temperaturas L = L o α T Para a barra a 25 C: L 1 = L o α T; L 1 = (25 15) = m = 3,25 cm Para a barra a 55 C: L 2 = L o α T = L 2 = (55 15) = m = 13 cm A diferença entre as barras dilatadas será de: L 2 L 1 = 13 3, 25 cm = 9,75 cm 6 / 6